FI112336B - Kiinteiden, nestemäisten ja/tai kaasumaisten aineiden fysikaaliskemiallisiin käsittelyihin tarkoitettu laite - Google Patents

Description

1 12 6 6 6

Kiinteiden, nestemäisten ja/tai kaasumaisten aineiden fysikaaliskemiallisiin käsitte-lyihin tarkoitettu laite

Kemialliset tai fysikaaliskemialliset ilmiöt tapahtuvat läsnä olevien aineiden 5 rajapinnoilla, toisin sanoen kiinteiden, nestemäisten tai kaasumaisten aineiden pienten agglomeraattien rajoilla sijaitsevilla kontaktipinoilla; näillä pinnoilla kehittyvät myös pintajännitysvoimat, jotka tuottavat molekyylien adsorption ja desorption; kaasut alkavat hajaantua tai kohota ja tapahtuvat nestemäisten ja kiinteiden aineiden keskinäiset liukenemiset tai erottumiset samoin kuin 10 lämmönvaihdot ja kalvojen tiivistymiset.

Esillä oleva keksintö koskee niin muodoin laitteita, jotka soveltuvat aktivoimaan voimakkaasti rajapintoja ja aikaansaamaan jatkuvasti mainittujen aineiden kurinalaista jakaantumista ja uudelleenmuodostusta.

15

Ranskalaisessa patentissa 1 562 004 kuvataan laite, jossa on tarkoitus valmistaa homogeenisia seoksia useista tahnamaisista, jauhemaisista tai kuitumaisista aineista.

20 Kyseinen laite koostuu kahdesta ruuvista, joiden kartiomainen keskusvarsi avarretaan näiden ruuvien vapaiden päiden suuntaisesti, mainittujen ruuvien ollessa sijoi-·" ' tettuina kahteen vierekkäiseen avarrukseen, jotka ovat yhteydessä toisiinsa pituus- • > suuntaisten kulkuväylien välityksellä. Ainesta sisältävä hyötytilavuus lisääntyy ja : vähenee näin ollen samalla tavoin kunkin avarruksen koko pituudella. Aines kulkee :. · 25 avarruksesta toiseen jakautuen ja yhtyen uudelleen järjestelmällisesti. Se poistuu :.: ·’ tilasta ja valtaa toisen samansuuruisen ilman puristusta tai painumista.

• * ·

Ruuvit siirtävät aineksen kyseistä patenttia valaisevassa kuviossa 3 esitettyjen nuoli- • ‘ · en suunnassa, aineksen saapuessa aukosta A ja poistuessa aukosta B. Ruuvien toi- 30 minta aikaansaa toisiaan koskettavien kiinteiden ja nestemäisten rajapintojen nope-. v. an uudistumisen reaktioastian vakiomääräisessä aineksessa.

• » •, Kokemuksesta tiedetään, että tämä rakenne ‘;;; * - vaikeuttaa nestemäisten/kaasumaisten ja kiinteiden/kaasumaisten rajapintojen ’ · · > * 35 uudistumista; 112336 2 - ei käytössä jätä suurta alaa käsittävää vapaata tilaa, joka on välttämätön kaasujen kululle ja mahdollistaa niiden hajaantumisen tai erottumisen reaktioympäristöstä.

Tämä rajoittaa merkittävästi tällaisen laitteen käyttöä. Kemiallisten reaktioiden to-5 teutus ja ohjaaminen edellyttävät näet myös kaasufaasien hallintaa.

Esillä olevan keksinnön kohteena olevilla parannuksilla pyritään korjaamaan yllä mainittuja haittoja ja mahdollistamaan sellaisen laitteen valmistus, jolla voidaan paremmin hallita kaasufaasit ja kiinteiden aineiden/kaasujen sekä nestei-10 den/kaasujen välisten rajapintojen tuottaminen.

Alla seuraavassa selityksessä - sanalla "aines" tarkoitetaan aineita, joiden tilassa kiinteä ja nestemäinen olomuoto ovat vallitsevina; 15 - ilmaisuilla "tyhjö" ja "tyhjä tila" tarkoitetaan kaasumaista väliainetta.

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksessa 1 määritelty laite.

20 Oheinen piirustus, joka annetaan ei-rajoittavana esimerkkinä valaisee edelleen keksintöä; sille ominaisia tunnusmerkkejä sekä sen tuomia etuja: ·· : Kuvio 1 on pitkittäisleikkaus laitteesta, joka omaa keksinnön mukaisia parannuksia.

• · ·...·' 25 Kuvio 2 on kuvion 1 linjan II-II mukainen leikkaus, jossa kuvion 1 leikkaustasoa :.:.: kuvaa linja H.

• * ·

Kuvio 3 on kaaviomainen leikkaus, joka havainnollistaa aineksen kierron keksinnön

• « I

• mukaisessa laitteessa.

O 30

Kuvio 4 vastaa kuviossa 1 esitettyä leikkausta, mutta tässä havainnollistetaan en- . · · . simmäinen variantti.

» · ’;;; * Kuvio 5 on kuvion 4 linjan V-V mukainen leikkaus.

35 Ί12336 3

Kuvio 6 on pitkittäisleikkaus erään toisen suoritusmuodon mukaisesta laitteesta.

Kuvio 7 on kuvion 6 linjan VII-VII mukainen leikkaus.

5 Kuvio 8 on pitkittäisleikkaus kuvion 1 eräästä toisesta suoritusvariantista.

Kuvio 9 on kuvion 8 linjan IX-IX mukainen leikkaus.

Alla seuraavan selityksen yksinkertaistamiseksi kunkin kuvatun ruuvin kartiomaiset 10 keskusvarret esitetään varustettuina vakiokulmalla näiden ruuvien akselien koko pituudella, mikä aikaansaa ainesten säännöllisen poistumisen keskiviivoja pitkin.

Tätä poistumista voidaan luonnollisestikin muunnella vaihtelemalla kartiomaisten keskusvarsien kaltevuutta pitkin ruuvien geometrista keskiviivaa.

15

Keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukainen, kuviossa 1 havainnollistettu laite käsittää ensimmäisen ruuvin 1, jonka kierre la on yhteistoiminnallinen koteloon 2 sijoitetun avarruksen tai tilan 2a kanssa. Ruuvin keskusvarsi käsittää kaksoiskarti-on eli siinä on kaksi kartiomaista osuutta, jotka liittyvät toisiinsa huipuistaan; kes-20 kusvarren kahteen osuuteen viitaten vasemmalta lähtien vastaavasti viitenumeroilla Ib ja le. Keskusvarsi keskitetään akselitapeilla Id, le, jotka nojaavat vastaavasti ” laakerikilpiin 3 ja 4. Akselitappi le saatetaan tarkoituksenmukaiseen kiertoliikkee- • -: seen millä tahansa keinoin, joita ei tässä esitetä.

...: 25 Keksinnön mukaisen laitteen toisen osan muodostaa ruuvi 5, jonka kierre 5a on yh- 1.:.: teistoiminnallinen ensimmäisen avarruksen 2a suuntaisesti koteloon 2 järjestetyn v : toisen avarruksen tai tilan 2b kanssa, kuten kuviossa 2 on esitetty.

: V Ruuvi 5 käsittää lieriö/kartio -keskusvarren 5c-5d, jonka suuri läpimitta sijaitsee sen :,..: 30 yhdellä ääripäässä. Tämän keskusvarren läpimitta pienenee ruuvin osan 5b myötä.

.'. ’. Osassa 5c se saavuttaa minimin, joka pysyy vakiona ruuvin vastaavaan ääripäähän . · · ·. saakka.

’;;; * Voidaan todeta, että ruuvi 1 on ruuvia 5 lyhyempi niin, että ruuvin 5 keskustangon ’' “ * 35 lieriömäinen osa 5c on pitempi kuin ruuvin 1 keskusvarren osa le. Tämän pidennyk- 11 ΊΊΤf 4 sen olennaisena tarkoituksena on mahdollistaa laitteen ja tyhjöntuottokoneiston liitos suurella sivusuuntaisella leikkauksella, jotta saataisiin parempi kaasukierto.

Tällä järjestelyllä ei ole vaikutusta keksinnön mukaiseen toimintaperiaatteen selitykseen. Avarrus 2b suljetaan luonnollisesti kummastakin ääripäästään; yhtäältä laake-5 rikilvellä 3, toisaalta laakerikilvellä 6.

Kotelon 2 lävistää pitkänomainen reikä 2c, joka jakaa avarrukset 2a ja 2b koko niiden pituudelta. Reiän 2c geometrinen pituusakseli on luonnollisestikin avarrusten 2a, 2b geometristen pituusakselien suuntainen.

10

Reikään 2c kytketään tulppa 7, joka omaa kaksi äärikohtaa 7a, 7b sekä keskikohdan 7c. Näiden kohtien välillä tulppa käsittää kaksi rakoa 7d, 7e, joista muodostuvat kulkutiet, joiden avulla avarrukset 2a ja 2b ovat yhteydessä toisiinsa. Laakerikilven 3 ulkopuolella tulppa 7 käsittää kannan 7f, joka mahdollistaa sen kiertämisen, minkä 15 tarkoituksena on aikaansaada kahden avarruksen välisten kulkuväylien lohkojen vaihtelu.

Eräässä toisessa suoritusmuodossa, jota ei tässä esitetä, tulppa 7 koostuu kahdesta erillisestä kappaleesta, jotka voivat toimia erikseen. Tämä järjestely mahdollistaa 20 aineskierron paremman hallinnan varsinkin täyttö- ja tyhjennysvaiheissa.

Tämä kiertyvä, säädettävä suljin voidaan korvata aksiaalisesti siirtyvällä luistityyppi-i* sellä laitteella ilman, että poistuttaisiin keksinnön piiristä.

25 Luonnollisesti tulppa 7 voitaisiin poistaa, jolloin lieriömäiset, yhdensuuntaiset avar-,;.; rukset 2a, 2b olisivat suorassa yhteydessä keskeytymättömän raon välityksellä, mikä .·' ; käytäntö on yleisesti tunnettu.

• Vielä todetaan, että kotelon 2 keskiosassa sijaitsee käsiteltävien ainesten tuloaukko ,,,: 30 8, joka avautuu ruuvin 1 keskikohtaan sekä aineksen poistoaukko 9, joka on sijoitet- tu ruuvin 5 keskusvarren osan 5b suuremman läpimitan omaavaan ääripäähän.

Poistoaukkoa 9 vastapäätä sijaitsee kaasun poistoon tai tuontiin tarkoitettu väylä 10.

I t I

1 1 O 7 A A

g I ! 'J u U

Alla seuraavassa selityksessä otaksutaan, että ruuvin 5 keskusvarren osan 5c pituus vastaa ruuvin 1 keskusvarren osan le pituutta, jolloin avarruksen 2b katsotaan päättyvän laakerikilven 4 kautta kulkevan linjan ΧΎ mukaan.

5 Molemmat lieriömäiset tilat 2a ja 2b käsittävät saman tilavuuden 2V. Näiden kahden tilan tai avarruksen 2a tai 2b kokonaistilavuus on yhtä suuri kuin 2V + 2V = 4V (kuvion 3).

Valitussa esimerkissä kukin kolmesta kartiomaisesta keskusvarresta omaa saman 10 vakiokulman ruuvien pituudella, joten niistä kukin tuottaa tilavuuden V0 = V/3.

Avarruksen 2a omatessa nämä ehdot, omaavat kaikki kartiomaisten keskusvarsien ympärillä olevaa vapaata tilaa vastaavat tilavuudet, joiden viite on VI, arvon 15 Vj = V — V/3 = 2V/3 - Ruuvin 5 keskusvarren osan 5b ympärillä olevan vapaan tilan viite on V2 ja ruuvin 5 keskusvarren lieriömäisen osan 5c ympärillä olevan vapaan tilan viite on V3. Yksinkertaisuuden vuoksi otaksutaan, että tilavuus V3 on yhtä suuri kuin V, toisin sanoen 20 se vastaa tilan tai avarruksen 2b puolikastilavuutta, koska on päätetty, että tilavuus V2 on yhtä suuri kuin tilavuus VI. Tällöin saadaan: t • ·

2V/3 + 2V/3 + 2V/3 + 3V/3 = 9V/3 = 3V

* · » t i · > » * ...: 25 Yhdessä reaktiojaksossa käytettävän aineksen määrä on välillä 6V/3 - 8V/3, jolloin ·’ tilaan 2b jää vapaaksi suunnilleen tilavuus V/3.

» * t

On myös välttämätöntä, että kunkin tilan 2b hyötyala on mahdollisimman suuri.

• I

: t ] \* 30 Tähän tavoitteeseen päästään lieriömäisellä rakenteella ja ruuvin 5c keskusvarren . v. pienellä poikkileikkauksella.

• * * *, Tilavuus V3 = V, joka sijaitsee ruuvin 5 keskusvarren lieriömäisen osan 5c ympärillä ';;; ‘ omaa siten mahdollisimman suuren rengasmaisen vakiopoikkileikkauksen tämän ’ · * ‘ 35 lohkon aukkoon 10 saakka.

112336 6 Tämä huomattava rengasmainen lohko samoin kuin aukon 10 ala ovat tosiaankin välttämättömiä erityisesti siksi, että ne mahdollistavat työskentelyn redusoidulla paineella, mikä edellyttää hyvin vähäisiä painehäviöitä työskentelytilassa, mahdollisissa jäähdyttimissä sekä tyhjöntuottokoneistossa, jotka sijaitsevat reaktioastian 5 alapuolella.

Todetaan, että aukon 10 suuri poikkileikkaus saadaan avarruksen 2b pituuden ansiosta, joka on avarrusta 2a suurempi, tämän järjestelyn mahdollistaessa myös ruuvia 5 rotaatiossa tukevan laakerikilven 6 säilyttämisen.

10

Aines kiertää nuolien suunnassa. Käyttövoimat valitsevat laitteen koko laajuudelta ilman haitallisia tiloja.

Pannaan merkille, että: 15 - reaktioastian käyttöolosuhteiden mukaan laakerikilpi 6 sekä vastaavan ruuvin laakeri voidaan poistaa, jolloin on mahdollista liittää tämä avarruksen 2b ääripää suoraan tyhjöntuottokoneistoon mahdollisimman suurella ja vakioisella alalla; 20 - avarruksen 2b pidentymää, joka mahdollistaa erityisesti suuren kytkentäalan ja järjestämisen, voidaan pienentää silloin, kun tätä kytkentäalaa itseään voidaan pie- : ** nentää. Näin on asianlaita esimerkiksi silloin, kun jotain kaasua viedään tai poiste- » ..! Γ taan paineen alaisuudessa.

• · * a : 25 Rakenteen ansiosta voi kiertävä aines koneen käynnistyttyä vallata ainoastaan sen

osan tilasta tai avarruksesta 2b, joka rajoittuu molempien ruuvien kartiomaisten : · osien huipun kautta kulkevan tason A, A' sekä laakerikilven 4 käsittävän tason X-Y

väliin, kun taas kolme muuta tilavuutta ovat täysiä, mutta eivät kuitenkaan aiheuta suurta jännitystä muissa osissa olevan aineksen suhteen.

I · · 30 . v. Ruuvin 1 kullakin kiertoliikkeellä viedään säännöllisesti ainesmäärä 2/3V tilaan tai t * · , · · ·, avarrukseen 2b pitkin avarruksia 2a ja 2b yhdistävää keskiviivaa.

I · ’ ·;; ‘ Samaan aikaan ruuvi 5 kerää ja vie tilaan 2a saman määrän 2/3V, jonka se on vas- ' ·*·’ 35 taanottanut ruuvista 1.

7

Λ I O 7 7 A I I Z o o L

Tämä tuottaa tilaan 2b tyhjön V - 2/3V = V/3, jossa vallitsee itse asiassa määrätty kaasunpaine.

Siirtyvän aineksen käyttäytyminen tilassa 2b on uutta tyhjön V/3 tuottamisesta joh-5 tuen; tämän tyhjön muodostuessa ruuvin 5 keskusvarren lieriö/kartiomuodon ansiosta liikkuvan reaktioastian kullakin kierroksella.

Aineksen kokoontuessa tilaan 2b, jonka tilavuus on suurempi ruuvin 5 keskusvarren lieriömuodosta sekä koosta johtuen, kaasufaasi ilmenee välittömästi nestemäisen ja 10 kiinteän faasin kanssa ja osallistuu aktiivisesti kaasun/nesteen sekä kaasun/kiinteän aineksen rajapintojen tuottamiseen, muodostukseen ja uudistamiseen.

Kokemus osoittaa, että reaktion kulku voi aiheuttaa muutoksia tilassa 2b vallitsevan todellisen vapaan tilavuuden suhteen. Tämä on erittäin tärkeä parametri, ja se on 15 tunnettava jatkuvasti. Sen mittaaminen on aina hyödyllistä; välttämätöntä se on silloin, kun toiminta on jatkuvaa.

Tällaisen rakenteen omaava, kuviossa 1 esitetty keksinnön mukainen laite aktivoi tehokkaasti rajapintojen jatkuvaa uudistumista toimintajakson kaikissa peräkkäisissä 20 vaiheissa, mutta eniten nesteen/kaasun sekä kiinteän aineksen/kaasun väliset rajapinnat kehittyvät ja muuntuvat ruuvin 5 keskusvarren lieriömäisen osan 5c ympärillä johtuen vapaasta tilasta, johon hiukkaset tunkeutuvat.

.: Samoin aikaansaadaan kaasujen nopea erottuminen, jolloin myös reaktiotuloksena y » · ,,: 25 olevat kaasut liukenevat tai adsorboituvat.

« » v : Samaten jotain kaasua paineessa väylän 10 kautta syötettäessä, sama rajapintojen uusiutuminen jouduttaa tämän kaasun liukenemista tai emulgoitumista sekä reaktio-: ’ ’: ta työprosessin kuluessa.

30 , v, Kuten kuvioissa 4 ja 5 esitetty, kuvion 1 kaksoiskartioruuvi 1 korvataan lieriö/kartio • » · t · · ·, -ruuvilla 5', joka on mahdollista siirtää aksiaalisesti suhteessa ruuviin 5 suuren poik- ' kileikkauksen omaavan väylän muodostamiseksi kaasun kiertoa varten. Tässä tapa- ‘ ; ‘ uksessa ruuvien keskusvarsien kaksi lieriömäistä osaa ovat vastakkain.

:···: 35 112336 8 Näin muodostetun reaktioastian toiminta on olennaisesti samanlainen kuin kuviossa 1 havainnollistetun laitteen toiminta; ainoana erona on, että käytössä on yhden sijasta kaksi vapaata tilaa. Tämä asennus on niin muodoin edullinen erityisesti silloin, kun kyseiset kaasutilavuudet ovat huomattavia, sillä tämä mahdollistaa vapaan lisä-5 tilan kaksinkertaistamisen kaasun viemiseksi tai poistamiseksi käsittelyn aikana. Todetaan, että tuloaukko 8 sijaitsee ruuvin 5' lieriömäisen osan ääripäässä, ja että väylä 11 sijoitetaan koteloon mainitun ruuvin 5' kartiomaisen osan suuren läpimitan tasolle.

10 Kuviossa 6 havainnollistetaan kuvion 1 laitteesta eräs variantti, jonka mukaan toinen, ruuvin 5 kanssa identtinen ruuvi 5" liitetään ruuvin 5 kanssa symmetrisesti ruuviin 1, avarrukseen 2d, joka on yhteydessä avarrukseen 2a tulpan 7' välityksellä, joka on samanlainen kuin tulppa 7.

15 Tämä rakenne mahdollistaa useita muunnoksia.

Ruuvi 1 käsittää tukirakenteen lf, joka kompensoi ruuvin 1 pituuseron ruuveihin 5 ja 5" nähden. Lisäksi jäljestetään toinen kulkuväylä 10', joka omaa suuren poikkileikkauksen ja on samanlainen kuin väylä 10, ja joka tarvitaan liitosta varten erittäin 20 alhaisella paineella työskenneltäessä.

’ ' * Poistoaukot 10 ja 10' voivat sijaita myös ruuvien 5 ja 5" päässä, kuten kuviossa 1 esitetyssä variantissa.

* * \: 25 Käsiteltävien ainesten tuloaukko 8 on sivusuunnassa.

• Edelleen on mahdollista, ettei aineksen poistoaukko sijaitse avarruksessa 2b, vaan se siirretään avarrukseen 2d kohtaan 8' tai päinvastoin.

: ” ’: 30 On ymmärrettävää, että ruuvien 1 ja 5" väliin sijoitettu toinen tulppa 7' mahdollistaa , v. aineksen kierron nuolten suuntaisesti eri avarruksen välillä.

• I I

• * > i i • t · ’ On selvää, että tämän suoritusmuodon yhteydessä tulppa 7' käsittää samoin ääri- *;;; ’ kohtia, joiden välissä on rakoja, joilla määrätään aineskierrot samalla tavoin kuin ‘ · * ·' 35 tulpan 7 yhteydessä.

Ί Ί O 'Ζ A r g I IZoou

Kukin tulppa 7 ja 7' voidaan valmistaa myös kahdesta osasta, jolloin ainesten toimintaa työskentelyjakson tietyissä osissa voidaan paremmin valvoa.

Kuviossa 8 on havainnollistettu laite, jossa kuvion 1 alkuperäisjärjestelyä on täyden-5 netty ruuvilla 12, joka kiertyy synkronisesti ruuvin 5 kanssa, mutta joka voidaan vaihesiirtää vaihtelevalla kulmalla rotaation aikana. Tämä ruuvi 12 varustetaan lieriömäisellä keskusvarrella 12a omaten kierteen, joka käsittää lieriömäisen kehän osan 12b, jonka pituus vastaa ruuvin 5 keskusvarren osaa 5c sekä toisen osan 12c, jonka kehä on kartiomainen, ja jonka kartiomaisuus vastaa ruuvin 5 keskusvarren 10 kartiomaisen osan 5b kartiomuotoa. Kotelon muoto on luonnollisesti vastaavanlainen, jolloin se rajaa mainitun ruuvin 12 erityisavarruksen 2e.

Suuren tyhjän lohkon, jonka tulee ehdottomasti sijaita tilassa 2b tai 2e toiminnan aikana, varmistavat 15 - keskusvarsien 5c, 12c lieriömuodot - kierteiden profiili ja nousu - ruuvien 5 ja 12 vuoroittainen vaihe-ero, joka aikaansaadaan tasauspyörästöllä tai vaiheenmuuttajalla 13.

20 Ruuvien 5 ja 12 kierteiden leveys on paljon pienempi kuin kahta peräkkäistä kierrettä erottavan ontelon leveys.

* • » · ., Tällaisessa rakenteessa jää hyvin huomattava vapaa tila ruuvien kierteiden kylkien » ; > ' väliin (millä varmistetaan koko tilan puhdistus ilman haitallisia tiloja ruuvien ollessa ,,: 25 kiertoliikkeessä). Ruuvit 5 ja 12 kiertyvät samalla nopeudella. Niiden suhteellista ί : kulmaa voidaan säätää kahden äärirajan välillä tasauspyörästöllä tai vaiheenmuutta- : jalla 13.

I ’ ’: Ruuvien tarkka kiertyminen varmistetaan tasauspyörästöllä 13, joka valvoo kahden 30 ruuvin vaihe-eroa.

Ilt f t I · · t_ Vaihe-ero mitataan ja sitä muutetaan jatkuvasti niiden sääntöjen mukaan, jotka on I t ’ I' valittu suhteessa reaktorlastian käyttöön.

I * I

i i i * I * 10

λ λ ΟΎ l I Z J o L

Vaihesiirtokulman muutoksesta seuraa kahden vierekkäisen kierteen kyljen keskinäisen välin kasvuja samanaikaisesti kahden rinnakkaisen kierteen läheneminen. Maksimaalinen kulmavaihe-ero vastaa kierrekylkien ääriasentoja.

5 D on tässä maksimaalinen vaihesiirtokulma. D0 on puolet kulmasta D. Kun vaihe-ero on D0, ruuvien 5 ja 12 kierteiden kyljet ovat tasaväliset.

Vaihe-erossa + D0 kierrekyljet koskettavat toisiaan.

10 Vaihe-erossa - D0 vastakkain olevat kyljet koskettavat toisiaan.

Vakioidun vaihe-eron D0 yhteydessä, ruuvien 5 ja 12 ollessa kiertoliikkeessä ne kumpikin toimivat samalla tavoin kuin kuvion 1 mukaisen laitteen ruuvi 5.

15 Mutta kun vaihesiirtokulma muuttuu arvojen + D0 ja D0 välillä, tähdennetään tällä kuvion 8 järjestelyllä tuotettuja uusia etuja:

Ruuvit 5 ja 12 kehittävät tällöin vastakkaisiin suuntiin kierrekylkiensä molemmin puolin kaksi tilavuutta joiden summa on vakio.

20

Siten kussakin vaihdossa yksi tilavuus kasvaa samalla kun toinen pienenee.

. - Tästä kehityskulusta seuraa kaksi uutta vaikutusta: 25 Ruuvien kierteiden välissä: •V ·' . yhtäältä kasvava tyhjä tila suosii maksimialaa, joka on välttämätön kaasun/nesteen ja kaasun/kiinteän aineen välisten rajapintojen kehittymiselle ja uudistumiselle sekä • ’, ·* kaasujen kierrolle molekyylityhjössä 30 » * » . ·. . . toisaalta pienenevä tilavuus jakaa kiinteän ja nestemäisen aineksen vierekkäisiin . · · ·. tyhjiin tiloihin ja muodostaa tärkeän näitä kaasumaisten komponenttien rajapintoja uudistavan tekijän.

11

Ί Λ Γ) ~Ζ "Ζ A

ί I Ζ Ο Ο C

- Se estää myös aineksen mahdollisen seisahtumisen reaktioastian sisäpuolelle ja ruuvien kylkien väliin.

Keksinnön tunnusmerkkien mukaisesti kuvioissa 8 ja 9 esitetyt rakenteet aikaansaa-5 vat ja hallitsevat reaktioastian käynnistyshetkestä alkaen aineksen liikkeitä ja tuottavat kaasun osittain täyttämiä tiloja ja tuottavat ja uudistavat näissä tiloissa erityisesti kiinteiden aineisten/kaasujen ja nesteiden/kaasujen välisiä rajapintoja.

Tätä varten reaktioastian jakolohkot jakavat aineksen jatkuvasti säännöllisellä no-10 peudella ilman puristusta tai painumista tilaan V3 (kuvio 3), jossa tapahtuu kokoaminen samaan aikaan kun tässä kohdassa ilmenee tyhjä tila, joka on keksinnön mukaisen menetelmän eräs tunnusmerkki.

Laitteen tässä osassa sijaitsevat ruuvit 5 ja 12, jotka ovat altistettuina kyseisen re-15 aktioastian tunnusmerkkien mukaan muuttuvalle ja säädellylle vaihe-erolle.

Ruuvien 5 ja 12 kiertoliike kytkee aineksen aikaansaaden aksiaalisen työntövoiman, joka mitataan ruuvin tukilaakerien suhteen paineantureilla tai muilla keinoin, jotka on kaaviomaisesti esitetty kohdissa 14,15 ja 16 kuviossa 8 havainnollistetun laitteen 20 kunkin ruuvin suhteen. Tätä aksiaalista voimaa kuvaa FAP 0 kun taas vastaavaa vääntömomenttia vastaa CR 0.

., * Ruuvien kulmapoikkeama säilytetään tasauspyörästöllä tai vaiheenmuuttajalla 13, :: jonka suhteen sovelletaan ruuvien 5 ja 12 kulmapoikkeaman säätövoimaa, jonka :/ 25 viitteenä on C D. Tätä voimaa sovelletaan esimerkiksi kammella 13a, joka on kiinni- :. I,: tetty tasauspyörästöön ja käynnistetään kahvasta.

» » ·

Esityksen selkeyden tähden: » t :'' ’: 30 a - kun kyseessä on tapaus, jossa V3 ei sisällä ainesta, on mahdollinen kulmapoik- . v. keama ennen ruuvien 5 ja 12 kierrekylkien kosketusta joka suuntaan maksimaali- . * ·. nen. Tämän poikkeaman viitteenä on Dmax.

‘; j ‘ Kun vaiheenmuuttaja 13 säädetään kulmaan D0 - Dmax/2, ovat ruuvien 5 ja 12 ’‘ 35 kierrekyljet tässä asennossa tasaväliset.

12 1 1 O 7 7 f

I I i. V/ υ L

b - jokin laitteeseen aukosta 8 viety ainesmäärä tuottaa reaktioastian toimiessa tilaan V3 kaasumäärän V/3, joka täydentää kiinteän ja nestemäisen aineksen valtaamaa tilaa.

5 Viitteinä käytetään: - CD on vaiheenmuuttajaan 13 sovellettu voima, joka on tarkoitettu ruuvien kulma-poikkeaman vaihtelemiseksi kämmen 13a välityksellä.

10 - FAB on ruuvien 5 ja 12 kunkin laakerin suhteen kohdistettu ja mitattu aineksen aksiaalinen työntövoima.

1. ) tässä tilassa, tasauspyörästön tai vaiheenmuuttajan 13 ollessa säädettynä arvoon D0, ruuvien 5 ja 12 käynnistämiseen kehitetyt voimat ovat minimissä (vastaa- 15 vasti (CD)0 ja (FAP)O).

2. ) kulma-asemaa D0 muuttamalla ruuvien 5 ja 12 kierteiden kyljet viedään kosketuksiin kiinteiden ja nestemäisten ainesten välityksellä.

20 Heti kontaktin tapahduttua (CD)0 kasvaa ja nousee arvoon (CD)1. Tätä nousua vastaavat ruuveilla 5 ja 12 aksiaaliset, vastakkaissuuntaiset vaiheensiirtovoimat (FAD)l : * mitattuina ruuvien laakerien suhteen joillakin yleisesti tunnetuilla keinoilla, esimer- .. Γ kiksi yllä mainituilla paineantureilla 14,15 ja 16. Aksiaalivoiman (FAD)l mittaamisel- la mahdollistetaan siis vaihe-eron kulmapoikkeaman AD = Dl tunteminen jatkuvasti.

1 25 ',l,‘ Näin on siis mahdollista säädellä jatkuvasti käynnissä olevan reaktion kulkua ja va- v : paan kaasumäärän vaihtelua sekä niin muodoin ohjata reaktioastian aineksen si sääntuloa ja poistumista.

:30 Pannaan merkille, että: . · ·. - kun maksimaalinen kulmapoikkeama on saavutettu, vaiheenmuuttajaan 13 kohdis tetut voimat ja ruuvien 5 ja 12 käyttölaakerien suhteen mitatut aksiaalivoimat FA ' ·: ·' ovat maksimaaliset. Tämä toteamus johtaa uusiin sovellutuksiin.

35 13 110 A a f I I L·. \j vj c - yllä kuvattu menetelmä antaa esimerkiksi mahdollisuuden kehittää ja valvoa erityisesti aineksen suhteen kierrekylkien väliin reaktiokäsittelyn aikana kohdistettua voimaa.

5 Ainekset voidaan myös alistaa ohjelmoituihin pintajännityksiin, mikrojauhatuksiin ja itsenäisiin mekaanisiin pintakäsittelyihin reaktioastiassa.

Kuvioissa 8 ja 9 esitettyä itsepuhdistuvaa rakennetta on luonnollisesti edullista soveltaa myös kuviossa 1 havainnollistettuun tai kuvion 4 esittämään laitteeseen.

10

On ymmärrettävää, että esitetyt rakenteet mahdollistavat haluttaessa sellaisten laitteiden toteuttamisen, joissa geometrinen yleisakseli kallistuu säädettävässä kulmassa vaakatasoon nähden. Tämä järjestely koskee kiinteitä aineita, joita käsitellään peräkkäisissä erissä.

15

Todetaan, että kuvattujen keinojen ja tunnusmerkkien yhteensovituksella, erityisesti: - yhtäältä kallistuskulman avulla - toisaalta laitteen toimintatavan avulla 20 aikaansaadaan uusia etuja, jotka johtuvat pääasiallisesti "haitallisten tilojen" poistamisesta, joita aiheuttavat reaktioastian sisäpuoliset toimintavälykset.

..!: ’ Nämä edut aiheutuvat erityisesti reaktioastian ja painovoimakomponenttien käynnin : aikana kehittämien voimien yhteistoiminnasta.

25 :,;, ’ Reaktioastian työvaiheen aikana painovoima- ja vetovektorien suunnat ovat vastak- v : kaiset. Näin varmistetaan rajapintojen uudistuminen kaikkialla ja estetään ainesten poistuminen käsittelyn aikana.

. ’ [ [: 30 Sen sijaan tyhjennyksen aikana kaikki vektorit toimivat aineksen täydellistä poista mista edistävästi muuttamalla kahdesta työskentelyruuvista yhteen rotaatiosuuntaa.

• * Uusien vaikutusten aikaansaamiseksi esillä olevassa keksinnössä käytetään ja siinä : ’ yhdsitetään: :··*: 35 14 1 1 Ο λ 7 ρ

I I v.; \j L

- yleisesti tunnettuja aineksen jakso- ja kokoamisjärjestelyjä, - lieriö/kartio -keskusvarrellisten ruuvien uusia järjestelyjä, jotka erityisesti tuottavat tilaan 2b:

5 . tyhjön V

. suuren kaasunkiertoa varten tarkoitetun alan tähän tilaan 2b . suuren kaasun tuloaukkojen alan . kaasujen sekä kiinteiden ja nestemäisten aineiden kierron maksimialan jatkuvan ylläpitämisen 10 . tämän vapaan lohkon mittaamisen . järjestelmän itsepuhdistuvuuden.

Todetaan, että keino, jonka tarkoituksena on vapaan lisätilan aikaansaaminen (ilman välystä), millä mahdollistetaan kaasun tuonti keksinnön mukaiseen laitteeseen 15 ja poistaminen siitä käsittelyn aikana, voi koostua ylimääräisestä kammiosta, joka lisää jommankumman ruuvin avarruksen tilavuutta, toisen näistä ruuveista käsittäessä lieriö/kartio -keskusvarren.

Claims (10)

1. Kiinteiden, nestemäisten ja/tai kaasumaisten aineiden reaktioihin ja fysikaaliske-miallisiin käsittelyihin tarkoitettu laite, käsittäen kotelon varustettuna vähintään kah-5 della avarruksella, joista kuhunkin sijoitetaan ruuvi, ja jotka ovat yhteydessä toisiinsa tietyllä osalla pituuttaan sopivien kulkuväylien välityksellä, ja mahdollistavat seos-ainesten kierron avarruksesta toiseen, ainakin yhden ruuveista (5) ollessa varustettu keinolla, joka soveltuu tuottamaan käytössä tapaan lisätilan, joka mahdollistaa kaasun viennin ja poiston lisätilan, joka mahdollistaa kaasun viennin ja poisto käsittelyn 10 aikana, tunnettu siitä, että vapaa tila aiheutuu siitä, että yksi ruuveista (5) käsittää lieriömäisen keskusvarren lohkon (5c), jonka läpimitta on suunnilleen yhtä suuri kuin kartiomaisen keskusvarsilohkon (5b) pienimmän läpimitan omaavan osan läpimitta, tämän lohkon kattaessa mainitun ruuvin (5) loppupituuden.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että keskusvarren lie riömäisen lohkon (5c) pituus on sen kartiomaisen lohkon (5b) pituutta suurempi, jolloin muodostuu kammio, jossa tapahtuu kaasun vienti ja poisto.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää kaksi lie-20 riö/kartio -ruuvia (5, 5'), jolloin muodostuu kaksi tilaa (V3), jotka tuottavat kiinteiden aineiden/kaasujen ja nesteiden/kaasujen välisiä rajapintoja.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen laite, tunnettu siitä, että lie- : riö/kartio -keskusvarren omaava toinen ruuvi (5') liitetään kotelon 82) kolmanteen : 25 avarrukseen (2d). v

: 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen laite, tunnettu siitä, että kotelon (2) avarruksen (2a, 2b, 2d) ovat yhteydessä toisiinsa tulpan (7, 7') välityksellä, tulpan : mahdollistaessa avarrusten (2a, 2b, 2d) välisen kulkuväylän poikkileikkauksen. 30

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että säätötulppa (7, 7') t I I , *. , kiertyy reiässä (2c), joka on toteutettu niin, että se leikkaa vierekkäiset avarrukset, < * tämän tulpan käsittäessä äärikohdat, joiden välillä sijaitsee kaksi rakoa, jotka mää-' ·: · ‘ räävät mainittujen avarrusten väliset kulkuväylät. 35 110 7 ~i f I I i. i>J u L

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että säätötulppa (7, 7') koostuu kahdesta erillisestä osasta, jotka mahdollistavat sen kunkin osan kulma-asennon riippumattoman säädön tarpeen mukaan.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsit tää lisäksi ruuvin (12), joka on limittäin lieriö/kartio -keskusvarren omaavan ruuvin (5) kanssa.

9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsitit) tää mittausjärjestelmiä (14,15,16) ja säätöjärjestelmiä (13), joiden tehtävänä on laitteessa olevan vapaan kaasuntilavuuden jatkuva valvonta.

10. Jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mukainen laite, tunnettu siitä, että sen geometrinen akseli kallistuu säädettävään kulmaan vaakatason suhteen, jolloin mai- 15 nitun laitteen sisäpuolella olevan toimintavälyksen tuottamat haitalliset tilan vaikutukset poistuvat. »· » » ' 1 · · * · « * · 110 7 7/:; yj I I /- Vj \J L'